5.3 凸透鏡成像的規(guī)律導(dǎo)學(xué)案八年級(jí)物理上冊(cè)人教版2024

5.3凸透鏡成像的規(guī)律（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。2.經(jīng)歷探究過(guò)程，提升對(duì)證據(jù)的分析和論證能力。3.通過(guò)探究活動(dòng)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)對(duì)認(rèn)識(shí)事物過(guò)程中的重要意義。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】理解凸透鏡的成像規(guī)律?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】探究凸透鏡成像的規(guī)律的過(guò)程?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：1．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中用到的器材有：蠟燭、、光屏和光具座，分別把上述物體安裝在光具座上，調(diào)整它們的高度，使得燭焰、凸透鏡和光屏的中心在，目的是使像成在光屏的。光屏的作用是承接并顯示凸透鏡所成的(選填“虛”或“實(shí)”)像。2．完成下表的填寫：（焦距、物距、像距分別用f、u、v表示）物距u像的性質(zhì)物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2fu＝2ff<u<2fu＝f不成像u<f【合作探究】一、探究凸透鏡成像的規(guī)律【提出問(wèn)題】凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒跟哪些因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】①可能與物體到透鏡的有關(guān)。支持事例：照相機(jī)、投影儀和放大鏡的成像特點(diǎn)不同，是因?yàn)槲矬w到透鏡的距離不同。②可能與凸透鏡的有關(guān)。支持事例：同一物體通過(guò)照相機(jī)成像，當(dāng)照相機(jī)鏡頭的焦距改變時(shí)（調(diào)焦），凸透鏡所成像的大小會(huì)改變。③像的正倒很可能跟它與物體是否在同側(cè)有關(guān)。支持事例：照相機(jī)與投影儀，物體和所成的像分居在凸透鏡的側(cè)；通過(guò)放大鏡觀察物體，物體和像在透鏡的側(cè)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）相關(guān)概念①物距u：物體到透鏡光心的距離。如圖所示，物距為cm；②像距v：像到透鏡光心的距離。如圖所示，像距為cm；③焦距f：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離。（2）實(shí)驗(yàn)思路我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近，觀察成像的情況。由于凸透鏡對(duì)光的偏折程度跟凸透鏡的焦距f有關(guān)系，所以研究物距u的變化時(shí)，焦距可能是個(gè)應(yīng)該注意的參照距離。我們可以注意觀察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……時(shí)，物體成像的情況。（3）實(shí)驗(yàn)器材：凸透鏡（焦距為10cm）、蠟燭、光屏、火柴、光具座。（4）數(shù)據(jù)記錄表格（見(jiàn)下）?！具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】（2）調(diào)整凸透鏡、蠟燭（燭焰的中心）、光屏的高度，使它們的中心大致在。目的是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的。（2）將凸透鏡固定在光具座中間50cm刻度處，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使物距u＞2f（u＞20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，觀察像的大小和正倒，同時(shí)測(cè)出此時(shí)的物距u和像距v，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。（3）把蠟燭向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離等于二倍焦距（u=20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小，測(cè)出物距u和像距v，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。（4）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距和二倍焦距之間（10～20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小，測(cè)出物距u和像距v，記錄在表格中。（6）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距以內(nèi)（小于10cm），移動(dòng)光屏，光屏上不成像，眼睛通過(guò)透鏡，能看到虛像，記錄像的正倒和大小。測(cè)出物距u，記錄在表格中。（7）數(shù)據(jù)記錄匯總像與物距的關(guān)系凸透鏡的焦距f=10cm實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒130實(shí)像縮小倒立15220實(shí)像等大倒立20315實(shí)像放大倒立30410不成像56正立放大虛像【分析與論證】分析上表記錄，思考下列問(wèn)題，找出凸透鏡成像的規(guī)律。像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的像，在什么條件下成放大的像？有沒(méi)有縮小的虛像？像的倒正：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？物距、像距與像的大小關(guān)系：凸透鏡成放大實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？成縮小實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？像和像距隨物距的變化規(guī)律：當(dāng)物體成實(shí)像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡時(shí)，像距是變大了還是變小了？像是變大了還是變小了？當(dāng)物體成虛像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡，像是變大了還是變小了？歸納：是成放大和縮小像的分界點(diǎn)。物體在二倍焦距以外成的像，在二倍焦距以內(nèi)成的像。沒(méi)有縮小的虛像。實(shí)像必異側(cè)，虛像必同側(cè)（選填“倒立”或“正立”）。物距u＞像距v，像是的；u＜v，像是的（選填“放大”或“縮小”）。成實(shí)像時(shí)，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越，像越；物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像距離透鏡越近，像越小。成虛像時(shí)，物體距離透鏡越近，像越，物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像越。【探究結(jié)論】當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像；當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、等大的實(shí)像；當(dāng)物距小于2倍焦距、大于焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像；當(dāng)物距小于焦距時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm物距與焦距的關(guān)系像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒130u>2f實(shí)像縮小倒立15220u=2f實(shí)像等大倒立203152f>u>f實(shí)像放大倒立30410u=f不成像56u<f正立放大虛像【記憶口訣】一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，物近（離焦點(diǎn)）像遠(yuǎn)像變大；虛像（與物）同側(cè)正，實(shí)像異側(cè)倒，像物相互跟著跑。【交流討論】（1）在做實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏,都無(wú)法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？【分析】可能原因有：①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在上；②蠟燭的位置在透鏡的以內(nèi)；③蠟燭的位置在透鏡的上。（2）用卡片把透鏡遮住一部分，觀察光屏上得到燭焰的像是否完整？像的亮度有什么變化？【分析】光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會(huì)變些。（3）蠟燭長(zhǎng)度變短時(shí)，像在光屏上的位置怎樣變化？為使像仍成在光屏的中央，應(yīng)怎樣進(jìn)行調(diào)節(jié)？【分析】像將會(huì)向上移動(dòng)。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向移動(dòng)；②將蠟燭向移動(dòng)；③將透鏡和光屏向調(diào)節(jié)。【例題1】如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后把燭焰放在a、b、c、d、e各點(diǎn)，并分別調(diào)整光屏的位置。則：①把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最大；②把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最小。③把燭焰放在_____點(diǎn)，光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)，屏距透鏡最遠(yuǎn)。④把燭焰放在_____________點(diǎn)，光屏上不會(huì)出現(xiàn)像。【例題2】在做“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡焦距是10cm，當(dāng)光屏距凸透鏡16cm時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動(dòng)，將凸透鏡向光屏方向移動(dòng)2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列說(shuō)法正確的是（）A．蠟燭不動(dòng)，像變小B．蠟燭靠近凸透鏡，像變小C．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變大D．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變小【例題3】小明做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用凸透鏡的焦距為f=10cm，他把凸透鏡固定在光具座上50cm處，調(diào)節(jié)蠟燭的燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度。①如圖甲所示，若此時(shí)他們想在實(shí)驗(yàn)中能用光屏承接到燭焰的實(shí)像，光屏應(yīng)在_________（選填“50～60cm”、“60～70cm”）范圍內(nèi)移動(dòng)；②保持凸透鏡位置不變，把蠟燭放在30cm刻度線處，調(diào)整光屏到透鏡的距離，則會(huì)在光屏上看到燭焰_____（選填“放大”、“縮小”或“等大”）倒立的像。③為了使光源更加比較穩(wěn)定，用發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)“F”形光源在35cm刻度處，在光屏上得到清晰的像，應(yīng)該是圖丙中的_____（填序號(hào)）。探究二、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用【想一想】上一節(jié)學(xué)過(guò)照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，它們成像的原理及像的性質(zhì)應(yīng)該怎樣具體描述呢？1.照相機(jī)（1）照相機(jī)原理：物距u＞2f時(shí)，成、的像，像距f＜v＜2f。成像光路圖：（2）照相機(jī)的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體靠近相機(jī)，暗箱拉長(zhǎng)；像偏大，物體相機(jī)，暗箱。2.投影儀（1）投影儀原理：物距u：f＜u＜2f時(shí)，成、的像，像距v>2f。成像光路圖：（2）投影儀的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，投影片靠近鏡頭，投影儀遠(yuǎn)離屏幕；像偏大，投影片鏡頭，投影儀屏幕。3.放大鏡（1）放大鏡成像原理：當(dāng)物距u<f時(shí)，凸透鏡成、的像，虛像與物體在側(cè)。成像光路圖：（2）放大鏡的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成虛像時(shí)，物近像近像變小。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體稍微遠(yuǎn)離鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置；像偏大，物體稍微鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置?！纠}4】如圖所示，甲是__________的工作原理圖，乙是_______的工作原理圖。（選填“照相機(jī)”、幻燈機(jī)”或“放大鏡”）【例題5】物理實(shí)驗(yàn)課上，如圖所示為小海做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，當(dāng)點(diǎn)燃的蠟燭、透鏡、光屏位于如圖所示的位置時(shí)，光屏上得到燭焰清晰的像。則（）A．物距為40cm，像距為50.0cmB．光屏上成倒立、縮小的實(shí)像C．照相機(jī)應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律D．投影儀應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律探究三、用作圖法研究凸透鏡成像規(guī)律通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出凸透鏡成像的規(guī)律，我們用作圖的方法也可以研究凸透鏡成像的規(guī)律。1.凸透鏡的三條特殊光線通過(guò)光心的光線傳播方向不改變；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后通過(guò)焦點(diǎn)；經(jīng)過(guò)凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。2.用作圖法研究凸透鏡成像規(guī)律（1）物距大于2倍焦距，即u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，像距f<v<2f。（2）物距大于焦距小于2倍焦距，即f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，像距v>2f。（3）物距u＜f時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像。（4）物距u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，像距v=2f（5）物距u=f時(shí)，不成像?！纠}6】請(qǐng)用作圖法找出蠟燭火焰A點(diǎn)的像A′。【精講點(diǎn)撥】1.凸透鏡成像時(shí)，比較物距與像距的大小，也可以判斷像的性質(zhì)。①如果像距大于物距，則像的大小大于物體的大??；②如果像距等于物距，則像的大小等于物體的大?。虎廴绻窬嘈∮谖锞?，則像的大小小于物體的大小。2.在凸透鏡成像規(guī)律中有兩個(gè)一致性，即像隨物體移動(dòng)方向的一致性，像的大小隨像距大小變化的一致性?！練w納整理】物距u像的性質(zhì)物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)2f>v>f能照相機(jī)u＝2f倒立等大實(shí)像異側(cè)v＝2f能測(cè)焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)v>2f能投影儀u＝f不成像獲得平行光u<f正立放大虛像同側(cè)不能放大鏡【課堂練習(xí)】1．圖記錄了三次改變物距的成像情況，請(qǐng)用A′、B′、C′分別對(duì)應(yīng)標(biāo)出物體在位置A、B、C時(shí)所成的像。2．如圖所示，現(xiàn)在有很多場(chǎng)所的安保工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別，攝像機(jī)的鏡頭（）A．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.5mB．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.1mC．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.5mD．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.1m3.如圖所示為某同學(xué)用放大鏡觀察掛圖上的昆蟲的情景，下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)人眼看到的是昆蟲正立、放大的實(shí)像 B．此時(shí)人眼到放大鏡的距離一定小于焦距C．放大鏡成像是因?yàn)楣馔ㄟ^(guò)放大鏡時(shí)發(fā)生了折射 D．該現(xiàn)象的成像原理與投影儀的成像原理相同4.如圖所示為商場(chǎng)中經(jīng)?？吹降膹V告投影燈及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，各個(gè)方向都能看到地面上的廣告圖標(biāo)，這是發(fā)生了______反射。已知鏡頭焦距為12cm，則廣告片到鏡頭的距離應(yīng)在_______cm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，為了在地面上得到更大的、清晰的廣告圖標(biāo)像，可將凸透鏡適當(dāng)________（靠近/遠(yuǎn)離）廣告片。5.在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖示位置時(shí)，在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說(shuō)法正確的是（）A．光屏上成倒立、縮小的實(shí)像B．圖中成像特點(diǎn)與照相機(jī)的成像特點(diǎn)相同C．透鏡不動(dòng)，蠟燭向左移動(dòng)，光屏向右移動(dòng)，可再次得到清晰的像D．透鏡不動(dòng)，將蠟燭與光屏互換位置，光屏上仍能得到清晰的像【答案】D?！窘馕觥坑蓤D知，物距小于像距，此時(shí)光屏上成倒立、放大的實(shí)像，幻燈機(jī)或投影儀利用了此原理，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；成實(shí)像時(shí)，物遠(yuǎn)像近像變小，若將蠟燭向左遠(yuǎn)離凸透鏡，則應(yīng)將光屏向左靠近凸透鏡才能得到清晰的像，且像變小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；透鏡不動(dòng)，將蠟燭與光屏互換位置，根據(jù)光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，選項(xiàng)D正確。6.在探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，小捷用了9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色的板上代替蠟燭作光源，用平行光聚焦法測(cè)得凸透鏡的焦距為10cm。（1）凸透鏡固定在光具座的零刻度線上，小捷將光源移至光具座30cm處后，再移動(dòng)光屏，至到如圖所示位置，光屏上會(huì)出現(xiàn)清晰______（填“放大”、“縮小”或“等大”）的實(shí)像；如果她將光源再遠(yuǎn)離凸透鏡一些，這時(shí)光屏應(yīng)向______（填“左”或“右”）移動(dòng)，以獲得清晰的實(shí)像；（2）如果將光源移至7cm處，凸透鏡此時(shí)成的是放大的______（填“虛像”或“實(shí)像”）【答案】縮小，左，虛?！窘馕觥浚?）凸透鏡固定在光具座的零刻度線上，小捷將光源移至光具座30cm處，所以此時(shí)物距u=30cm>2f所以成倒立、縮小的實(shí)像。若將光源遠(yuǎn)離凸透鏡，則物距增大，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律得，像距要減小，所以光屏要靠近凸透鏡即向左移動(dòng)，以獲得清晰的實(shí)像。（2）如果將光源移至7cm處，此時(shí)物距u=7cm<f根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，所以成正立、放大的虛像?！菊n后反思】本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問(wèn)題？5.3凸透鏡成像的規(guī)律（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。2.經(jīng)歷探究過(guò)程，提升對(duì)證據(jù)的分析和論證能力。3.通過(guò)探究活動(dòng)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)對(duì)認(rèn)識(shí)事物過(guò)程中的重要意義。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】理解凸透鏡的成像規(guī)律?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】探究凸透鏡成像的規(guī)律的過(guò)程?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：1．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中用到的器材有：蠟燭、凸透鏡、光屏和光具座，分別把上述物體安裝在光具座上，調(diào)整它們的高度，使得燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央。光屏的作用是承接并顯示凸透鏡所成的實(shí)(選填“虛”或“實(shí)”)像。2．完成下表的填寫：（焦距、物距、像距分別用f、u、v表示）物距u像的性質(zhì)物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)2f>v>f能照相機(jī)u＝2f倒立等大實(shí)像異側(cè)v＝2f能測(cè)焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)v>2f能投影儀u＝f不成像u<f正立放大虛像同側(cè)不能放大鏡【合作探究】一、探究凸透鏡成像的規(guī)律【提出問(wèn)題】凸透鏡所成像的虛實(shí)、大小、正倒跟哪些因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】①可能與物體到透鏡的距離有關(guān)。支持事例：照相機(jī)、投影儀和放大鏡的成像特點(diǎn)不同，是因?yàn)槲矬w到透鏡的距離不同。②可能與凸透鏡的焦距有關(guān)。支持事例：同一物體通過(guò)照相機(jī)成像，當(dāng)照相機(jī)鏡頭的焦距改變時(shí)（調(diào)焦），凸透鏡所成像的大小會(huì)改變。③像的正倒很可能跟它與物體是否在同側(cè)有關(guān)。支持事例：照相機(jī)與投影儀，物體和所成的像分居在凸透鏡的兩側(cè)；通過(guò)放大鏡觀察物體，物體和像在透鏡的同一側(cè)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）相關(guān)概念①物距u：物體到透鏡光心的距離。如圖所示，物距為30cm；②像距v：像到透鏡光心的距離。如圖所示，像距為60cm；③焦距f：焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離。（2）實(shí)驗(yàn)思路我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近，觀察成像的情況。由于凸透鏡對(duì)光的偏折程度跟凸透鏡的焦距f有關(guān)系，所以研究物距u的變化時(shí)，焦距可能是個(gè)應(yīng)該注意的參照距離。我們可以注意觀察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距……時(shí)，物體成像的情況。（3）實(shí)驗(yàn)器材：凸透鏡（焦距為10cm）、蠟燭、光屏、火柴、光具座。（4）數(shù)據(jù)記錄表格（見(jiàn)下）。【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】（2）調(diào)整凸透鏡、蠟燭（燭焰的中心）、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度。目的是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央。（2）將凸透鏡固定在光具座中間50cm刻度處，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使物距u＞2f（u＞20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，觀察像的大小和正倒，同時(shí)測(cè)出此時(shí)的物距u和像距v，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。（3）把蠟燭向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離等于二倍焦距（u=20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小，測(cè)出物距u和像距v，將數(shù)據(jù)記錄在表格中。（4）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距和二倍焦距之間（10～20cm），移動(dòng)光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像，觀察像的正倒和大小，測(cè)出物距u和像距v，記錄在表格中。（6）把蠟燭繼續(xù)向透鏡移近，使蠟燭到凸透鏡的距離在一倍焦距以內(nèi)（小于10cm），移動(dòng)光屏，光屏上不成像，眼睛通過(guò)透鏡，能看到虛像，記錄像的正倒和大小。測(cè)出物距u，記錄在表格中。（7）數(shù)據(jù)記錄匯總像與物距的關(guān)系凸透鏡的焦距f=10cm實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒130實(shí)像縮小倒立15220實(shí)像等大倒立20315實(shí)像放大倒立30410不成像56正立放大虛像——【分析與論證】分析上表記錄，思考下列問(wèn)題，找出凸透鏡成像的規(guī)律。像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的像，在什么條件下成放大的像？有沒(méi)有縮小的虛像？像的倒正：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？物距、像距與像的大小關(guān)系：凸透鏡成放大實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？成縮小實(shí)像時(shí)，物距跟像距相比，哪個(gè)比較大？像和像距隨物距的變化規(guī)律：當(dāng)物體成實(shí)像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡時(shí)，像距是變大了還是變小了？像是變大了還是變小了？當(dāng)物體成虛像時(shí)，物體逐漸靠近透鏡，像是變大了還是變小了？歸納：二倍焦距是成放大和縮小像的分界點(diǎn)。物體在二倍焦距以外成縮小的像，在二倍焦距以內(nèi)成放大的像。沒(méi)有縮小的虛像。實(shí)像必異側(cè)倒立，虛像必同側(cè)正立（選填“倒立”或“正立”）。物距u＞像距v，像是縮小的；u＜v，像是放大的（選填“放大”或“縮小”）。成實(shí)像時(shí)，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大；物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像距離透鏡越近，像越小。成虛像時(shí)，物體距離透鏡越近，像越小，物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大。【探究結(jié)論】當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像；當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、等大的實(shí)像；當(dāng)物距小于2倍焦距、大于焦距時(shí)，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像；當(dāng)物距小于焦距時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像。實(shí)驗(yàn)次數(shù)物距u/cm物距與焦距的關(guān)系像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小正倒130u>2f實(shí)像縮小倒立15220u=2f實(shí)像等大倒立203152f>u>f實(shí)像放大倒立30410u=f不成像56u<f正立放大虛像——【記憶口訣】一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，物近（離焦點(diǎn)）像遠(yuǎn)像變大；虛像（與物）同側(cè)正，實(shí)像異側(cè)倒，像物相互跟著跑?！窘涣饔懻摗浚?）在做實(shí)驗(yàn)時(shí),某同學(xué)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏,都無(wú)法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能原因有哪些？【分析】可能原因有：①燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；②蠟燭的位置在透鏡的一倍焦距以內(nèi)；③蠟燭的位置在透鏡的焦點(diǎn)上。（2）用卡片把透鏡遮住一部分，觀察光屏上得到燭焰的像是否完整？像的亮度有什么變化？【分析】光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會(huì)變暗些。（3）蠟燭長(zhǎng)度變短時(shí)，像在光屏上的位置怎樣變化？為使像仍成在光屏的中央，應(yīng)怎樣進(jìn)行調(diào)節(jié)？【分析】像將會(huì)向上移動(dòng)。調(diào)節(jié)方法：①將光屏向上移動(dòng)；②將蠟燭向上移動(dòng)；③將透鏡和光屏向下調(diào)節(jié)。【例題1】如圖所示，保持凸透鏡的位置不變，先后把燭焰放在a、b、c、d、e各點(diǎn)，并分別調(diào)整光屏的位置。則：①把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最大；②把燭焰放在_________點(diǎn)，屏上出現(xiàn)的像最小。③把燭焰放在_____點(diǎn)，光屏上出現(xiàn)清晰的像時(shí)，屏距透鏡最遠(yuǎn)。④把燭焰放在_____________點(diǎn)，光屏上不會(huì)出現(xiàn)像。【答案】①c，②a，③c，④d、e?！窘馕觥扛鶕?jù)凸透鏡成像規(guī)律，物體放在焦點(diǎn)之外，物距越小，像距越大，實(shí)像越大。當(dāng)屏上像最大時(shí)，則物距是最小的，c點(diǎn)符合；當(dāng)屏上像最小時(shí)，則物距是最大的，a點(diǎn)符合；燭焰放在c點(diǎn)時(shí)，屏上出現(xiàn)最清晰像時(shí)，屏距凸透鏡最遠(yuǎn)。物體放在焦點(diǎn)處或之內(nèi)時(shí)，屏上均不能成像，d、e點(diǎn)符合?！纠}2】在做“凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡焦距是10cm，當(dāng)光屏距凸透鏡16cm時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像。若光屏不動(dòng)，將凸透鏡向光屏方向移動(dòng)2cm，要使光屏上再次得到清晰的像，下列說(shuō)法正確的是（D）A．蠟燭不動(dòng)，像變小B．蠟燭靠近凸透鏡，像變小C．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變大D．蠟燭遠(yuǎn)離凸透鏡，像變小【解析】凸透鏡焦距是10cm，光屏離凸透鏡16cm（像距）時(shí)，2f＞16cm＞f，所以在光屏上得到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像。保持物體與光屏的位置不變，把凸透鏡向光屏方向移動(dòng)2cm，像距變小，像變小，則物距增大，故蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡。只有D正確。【例題3】小明做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用凸透鏡的焦距為f=10cm，他把凸透鏡固定在光具座上50cm處，調(diào)節(jié)蠟燭的燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一高度。①如圖甲所示，若此時(shí)他們想在實(shí)驗(yàn)中能用光屏承接到燭焰的實(shí)像，光屏應(yīng)在_________（選填“50～60cm”、“60～70cm”）范圍內(nèi)移動(dòng)；②保持凸透鏡位置不變，把蠟燭放在30cm刻度線處，調(diào)整光屏到透鏡的距離，則會(huì)在光屏上看到燭焰_____（選填“放大”、“縮小”或“等大”）倒立的像。③為了使光源更加比較穩(wěn)定，用發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。當(dāng)“F”形光源在35cm刻度處，在光屏上得到清晰的像，應(yīng)該是圖丙中的_____（填序號(hào)）?！敬鸢浮竣?0~70cm；②等大；③B?！窘馕觥竣儆蓤D可知，物距u=40cm>2f，則成倒立、縮小的實(shí)像，像距滿足f<v<2f，即10cm<v<20cm，則光屏的位置應(yīng)在60cm~70cm處。②保持凸透鏡位置不變，把蠟燭放在30cm刻度處，此時(shí)物距u=20cm=2f，所以凸透鏡成倒立、等大的實(shí)像，像距v=20cm.③當(dāng)“F”形光源在35cm刻度處，此時(shí)物距2f>u=50.0cm-35.0cm=15.0cm>f成倒立、放大的實(shí)像，成像時(shí)左右顛倒，上下相反。故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。探究二、凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用【想一想】上一節(jié)學(xué)過(guò)照相機(jī)、投影儀、放大鏡的成像特點(diǎn)，它們成像的原理及像的性質(zhì)應(yīng)該怎樣具體描述呢？1.照相機(jī)（1）照相機(jī)原理：物距u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，像距f＜v＜2f。成像光路圖：（2）照相機(jī)的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體靠近相機(jī)，暗箱拉長(zhǎng)；像偏大，物體遠(yuǎn)離相機(jī)，暗箱縮短。2.投影儀（1）投影儀原理：物距u：f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，像距v>2f。成像光路圖：（2）投影儀的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，投影片靠近鏡頭，投影儀遠(yuǎn)離屏幕；像偏大，投影片遠(yuǎn)離鏡頭，投影儀靠近屏幕。3.放大鏡（1）放大鏡成像原理：當(dāng)物距u<f時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像，虛像與物體在同側(cè)。成像光路圖：（2）放大鏡的調(diào)節(jié)①調(diào)節(jié)依據(jù)：凸透鏡成虛像時(shí)，物近像近像變小。②調(diào)節(jié)方法：像偏小，物體稍微遠(yuǎn)離鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置；像偏大，物體稍微靠近鏡頭，適當(dāng)調(diào)節(jié)眼睛位置?！纠}4】如圖所示，甲是__________的工作原理圖，乙是_______的工作原理圖。（選填“照相機(jī)”、幻燈機(jī)”或“放大鏡”）【答案】照相機(jī)，放大鏡?！窘馕觥坑蓤D甲可知，物距大于二倍焦距，所以是照相機(jī)的工作原理。圖乙，蠟燭到凸透鏡的距離小于焦距，此時(shí)在凸透鏡的另一側(cè)可以觀察到正立、放大的虛像，所以乙是放大鏡的工作原理?！纠}5】物理實(shí)驗(yàn)課上，如圖所示為小海做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，當(dāng)點(diǎn)燃的蠟燭、透鏡、光屏位于如圖所示的位置時(shí)，光屏上得到燭焰清晰的像。則（）A．物距為40cm，像距為50.0cmB．光屏上成倒立、縮小的實(shí)像C．照相機(jī)應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律D．投影儀應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律【答案】D?！窘馕觥緼B．由圖示知，物距為u=40.0cm-30.0cm=10.0cm光屏到凸透鏡的距離，即像距為v=90.0cm-40.0cm=50.0cm則物距小于像距，成倒立、放大的實(shí)像，故AB不符合題意；C．照相機(jī)所成的像是倒立、縮小的實(shí)像，故照相機(jī)不是應(yīng)用該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律，C不符題意；D．投影儀成倒立、放大的實(shí)像，故投影儀應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律，故D符合題意。探究三、用作圖法研究凸透鏡成像規(guī)律通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出凸透鏡成像的規(guī)律，我們用作圖的方法也可以研究凸透鏡成像的規(guī)律。1.凸透鏡的三條特殊光線通過(guò)光心的光線傳播方向不改變；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后通過(guò)焦點(diǎn)；經(jīng)過(guò)凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。2.用作圖法研究凸透鏡成像規(guī)律（1）物距大于2倍焦距，即u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像，像距f<v<2f。（2）物距大于焦距小于2倍焦距，即f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，像距v>2f。（3）物距u＜f時(shí)，凸透鏡成正立、放大的虛像。（4）物距u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像，像距v=2f（5）物距u=f時(shí)，不成像。【例題6】請(qǐng)用作圖法找出蠟燭火焰A點(diǎn)的像A′?！敬鸢浮坑覉D?！窘馕觥科叫杏谥鞴廨S的光線折射后過(guò)焦點(diǎn)，通過(guò)光心的光線傳播方向不變，兩條折射光線交點(diǎn)即是A的像A′?！揪v點(diǎn)撥】1.凸透鏡成像時(shí)，比較物距與像距的大小，也可以判斷像的性質(zhì)。①如果像距大于物距，則像的大小大于物體的大??；②如果像距等于物距，則像的大小等于物體的大小；③如果像距小于物距，則像的大小小于物體的大小。2.在凸透鏡成像規(guī)律中有兩個(gè)一致性，即像隨物體移動(dòng)方向的一致性，像的大小隨像距大小變化的一致性?！練w納整理】物距u像的性質(zhì)物與像的位置像距v光屏能否承接應(yīng)用u>2f倒立縮小實(shí)像異側(cè)2f>v>f能照相機(jī)u＝2f倒立等大實(shí)像異側(cè)v＝2f能測(cè)焦距f<u<2f倒立放大實(shí)像異側(cè)v>2f能投影儀u＝f不成像獲得平行光u<f正立放大虛像同側(cè)不能放大鏡【課堂練習(xí)】1．圖記錄了三次改變物距的成像情況，請(qǐng)用A′、B′、C′分別對(duì)應(yīng)標(biāo)出物體在位置A、B、C時(shí)所成的像?！敬鸢浮恳?jiàn)下圖?！窘馕觥课矬w在位置A、B時(shí)，物距大于2倍焦距，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，且物距越大，像越??；物體在位置C時(shí)，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像。2．如圖所示，現(xiàn)在有很多場(chǎng)所的安保工作中采用人臉識(shí)別系統(tǒng)，識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)可以自動(dòng)將鏡頭前1m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別，攝像機(jī)的鏡頭（）A．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.5mB．相當(dāng)于凸透鏡，焦距可為0.1mC．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.5mD．相當(dāng)于凹透鏡，焦距可為0.1m【答案】B.【解析】攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，是利用了凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像原理，此時(shí)物距大于2倍焦距，即u＞2f，得出f＜0.5m。所以選B。3.如圖所示為某同學(xué)用放大鏡觀察掛圖上的昆蟲的情景，下列說(shuō)法正確的是（）A．此時(shí)人眼看到的是昆蟲正立、放大的實(shí)像 B．此時(shí)人眼到